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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-9111-493X
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Embargado
Embargo Date: 2027-04-07
Title: Avaliação da influência do espectro luminoso na produção de hidrogênio por bactérias fotossintetizantes
Alternate title (s): Evaluation of the influence of the light spectrum on hydrogen production by photosynthetic bacteria
Author: Santos, Gabriela Aparecida
First Advisor: Batista, Fabiana Regina Xavier
First coorientator: Cardoso, Vicelma Luiz
First member of the Committee: Resende, Miriam Maria
Second member of the Committee: Ferreira, Juliana de Souza
Third member of the Committee: Cardoso, Vicelma Luiz
Fourth member of the Committee: Braz, Vânia Santos
Summary: Considerando os impactos ambientais causados pela combustão de combustíveis fósseis, pesquisadores tem buscado tecnologias para a geração de energia sustentável. O hidrogênio é visto como uma alternativa limpa e não poluente, cuja produção pode ser realizada biologicamente por meio de processos fotossintéticos, no qual se empregam bactérias fotossintéticas. Alguns parâmetros são importantes para otimizar a síntese de hidrogênio, sendo crucial a avaliação da influência da luz no processo fotofermentativo. Nesse trabalho, estudou-se a produção biológica de hidrogênio por fotofermentação empregando as bactérias púrpuras não sulforosas Rhodobacter capsulatus e Rhodospirillum rubrum, utilizando como fonte de carbono a lactose proveniente do permeado de soro de leite em pó na concentração de 10 g/L. Realizou-se ensaios em escala reduzida com reatores de 50 mL variando-se diferentes fontes de luz, no caso, LEDs branco frio, infravermelho e de espectro direcionado. Verificou-se que tanto a faixa visível quanto a faixa do infravermelho produziram hidrogênio, porém, com a junção das duas faixas, observou-se o efeito de saturação. Foi realizado o teste de Tukey para avaliar qual fonte de luz obteve maior desempenho e foi observado que a LED branco frio obteve maior produtividade máxima de 8,23 ± 0,104 mmol de H2/(L.dia). Também foram realizados ensaios em escala ampliada, com o fotobiorreator do tipo placa de 2,1 L e as mesmas condições para a escala reduzida, porém, com as LEDs que obtiveram maior desempenho na escala reduzida. Para esses ensaios, a produtividade máxima obtida e a eficiência de conversão de luz foram respectivamente, 10,33 mmol de H2/(L.dia) e 1.67%, para o ensaio com a LED espectro direcionado e 18,64 mmol de H2/(L.dia) e 3,26% para a LED branco frio. Também foi avaliada a condição para escala ampliada aumentando a intensidade luminosa para 5000 lx para a LED branco frio e a utilização do sistema de revitalização, obtendo um valor máximo de 26,93 mmol de H2/(L.dia) e 4,49% de ECL.
Abstract: Considering the environmental impacts caused by the combustion of fossil fuels, researchers have been seeking technologies for sustainable energy generation. Hydrogen is seen as a clean and non-polluting alternative, whose production can be carried out biologically through photosynthetic processes, employing photosynthetic bacteria. Some parameters are important to optimize hydrogen synthesis, and evaluating light influence on the photofermentation process is crucial. In this work, the biological production of hydrogen by photofermentation using the purple non-sulfur bacteria Rhodobacter capsulatus and Rhodospirillum rubrum was studied, using lactose from powdered whey permeate at a concentration of 10 g/L as the carbon source. Small-scale assays were conducted with 50 mL reactors, varying light sources, with cold white LEDs, infrared, and spectrum-directed LEDs. It was found that both the visible and infrared ranges produced hydrogen, however, a saturation effect was observed with the combination of the two ranges. The Tukey test was performed to evaluate which light source achieved the best performance, and it was observed that the cold white LED achieved the highest maximum productivity of 8.23 ± 0.10 mmol H2/(L.day). Large-scale assays were also carried out with a 2.1 L plate-type photobioreactor under the same conditions as the small scale, but with the LEDs that achieved the best performance in the small scale. For these assays, the maximum productivity and light conversion efficiency obtained were 10.33 mmol H2/(L.day) and 1.67% for the spectrum-directed LED, and 18.64 mmol H2/(L.day) and 3.26% for the cold white LED, respectively. The condition for large-scale was also evaluated by increasing the light intensity to 5000 lx for the cold white LED and using the revitalization system, achieving a maximum value of 26.93 mmol H2/(L.day) and 4.49% ECL.
Keywords: Produção de hidrogênio
Bactéria Púrpura não sulforosa
Fonte de Luz
fotobiorreator tipo placa
Eficiência de conversão de luz
Hydrogen production
purple non-sulfur bacteria
light source
plate photobioreactor
light conversion efficiency
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS BIOQUIMICOS
Subject: Engenharia química
Bactérias fotossintéticas
Hidrogênio
Combustíveis fósseis
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: SANTOS, Gabriela Aparecida. Avaliação da influência do espectro luminoso na produção de hidrogênio por bactérias fotossintetizantes. 2024. 104 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.287.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.287
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/45240
Date of defense: 26-Jul-2024
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 13. Ação contra a mudança global do clima - Tomar medidas urgentes para combater a mudança climática e seus impactos.
ODS::ODS 4. Educação de qualidade - Assegurar a educação inclusiva, e equitativa e de qualidade, e promover oportunidades de aprendizagem ao longo da vida para todos.
ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
ODS::ODS 7. Energia limpa e acessível - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos.
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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